摘要：本文以某市轨道交通1号线一期工程为例，系统阐述了地铁车站隧道通风系统、公共区大系统、设备区小系统、水系统功能和设计要求。着重分析地铁通风空调系统在设计过程中风亭和冷却塔与景观结合、防排烟风机防火分隔、站台端门外侧保温风管加固、风道内片式消声器上方空间封堵和冷水机房美观设计等重难点及改进措施，为后续线路设计与施工提供有意义的指导经验。
关键词：地铁；大系统；小系统；水系统；改进措施
1工程概况
某市轨道交通1号线一期工程，线路长约32.1km，均为地下线，共设置25座车站，其中6座换乘站。设置停车场及车辆段各1处，控制中心1处、主变电站2座。
2 系统构成
地下车站的通风空调系统由隧道通风系统（含防排烟系统）和车站通风空调系统（含防排烟系统）两大部分。隧道通风系统分为区间隧道通风系统和车站隧道通风系统两部分。车站通风空调系统分为公共区通风空调系统（含防排烟系统，简称车站大系统）、设备管理用房通风空调系统（含防排烟系统，简称车站小系统）和空调水系统（含冷源）组成。[1]
3 通风空调系统设计
3.1 隧道通风系统
（1）1号线一期工程隧道通风系统形式
综合1号线一期工程的特点，隧道温度、换气量、列车运行空气阻力、站台门漏风量及车站隧道排风机承受背压等多种因素，并根据1号线一期工程《可研报告》及总体设计情况，1号线一期工程采用双活塞系统，隧道风机布置在区间隧道的两端，即每个车站的两端，对应每条隧道分别在列车进、出站端均设置截面积16m2的活塞风道至地面，每端设两台隧道风机，风机前后设消声器及控制转换风阀，可以实现设备相互备用。根据模拟计算结果及防排烟要求，推荐每条车站隧道排风量为40m3/s，因为1号线一期工程为6辆编组，车站有效站台长度为120m，车站隧道排风系统采用双端排风系统，每端设置一台风量为40m3/s的车站隧道排风机，并设置变频器。考虑到1号线一期工程初、近期设计的高峰小时发车对数分别为12对和18对，隧道温度较低，车站隧道排风机可在较低风量下运行，节省运行能耗。对于土建条件较困难的车站采用单活塞形式。
3.2 车站公共区通风空调系统
车站通风空调大系统推荐采用环控设备房布置在车站两端设备用房区的双风机一次回风全空气系统方案，即双端送风的系统方案，每端设置一台组合式空调器、一台回排风机和一台新风机，如图3.2-1所示。
图 3.2-1 车站公共区双端送风系统原理图
除个别受车站建筑方案限制，设置全空气双端送风系统有困难，采用了单端送风系统；其余车站均采用双端送风的方案。采用单端送风的车站，通过站厅层风管及风口的合理设计和站台层采用均匀送风装置，实现气流组织的优化。
3.3设备管理用房通风空调系统
设备管理用房通风空调系统应符合以下基本原则：
（1）应配合建筑专业将车站中各区域使用功能、环境控制参数要求、运行时段要求及消防要求相同或相近的用房相对集中布置，并按此分类设置通风或空调系统。
（2）需空调的设备用房宜采用定风量全空气一次回风系统。
（3）车站设备用房的散热负荷及通风量必须通过对设备散热量的计算后确定。发热较大的电气用房（如整流变压器室、35kV开关柜室、1500V直流开关柜室、0.4kV开关柜室等）应采用全空气一次回风冷风降温方式排除余热；在气流组织上，应避免送、回风口位于电气设备的正上方并适当调整风口方向使送风不直接吹在电气设备上，以保证电气设备的安全运行。
（4）车站管理用房如会议室、站长室、站务室、更衣室、保洁间等由于经常有人停留的房间推荐采用全空气系统，以提高人员舒适性，在困难条件下可采用风机盘管加新风系统。
（5）设备管理用房中的卫生间、污水泵房、废水泵房、垃圾间等房间应设置独立排风系统直接排出室外。其新风通过房间负压和设于靠走廊墙上的百叶风口和防火阀从走廊引入。
（6）对于长期有人停留的设备管理用房区通风房间（除通风空调机房、冷冻机房、卫生间、污水泵房、废水泵房、垃圾间外），室外新风应经过新风空调器集中过滤、冷却、除湿处理后送入，其排风由房间正压和设于靠走道墙上的防火阀排至走道，同时为走道降温；为改善车站控制室和票务管理室的环境条件，为这两个房间送入新风，
3.4 空调水系统
1号线一期工程采用分站供冷方式。采用一次泵末端变流量系统，车站公共区及设备管理用房冷源采用水冷螺杆式冷水机组，冷冻水系统采用闭式机械循环。冷冻水供水温度为7℃，回水温度为12℃；冷却水供水温度为32℃，回水温度为37℃。在车站主要设备管理用房区一端设置冷冻机房，考虑减少机房面积及水系统管路，原则采用等容量的两台水冷螺杆冷水机组，并配置相应冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔，冷冻水泵、冷却水泵采用两用一备的布置方式。如果车站小系统冷量大于等于车站总冷量的25%，选用两台同容量的制冷机，制冷机冷量按车站总冷量的50%选取；如果车站小系统冷量小于车站总冷量的25%，选用两大一小三台制冷机，大机的冷量按车站总冷负荷的50%选取，小机的冷量按车站小系统冷负荷选取。换乘车站结合车站建设情况集中设置冷源，采用土建预留，设备分期实施。
4 设计重难点及改进措施
4.1风亭和冷却塔与景观结合
1号线一期工程途径主干道，作为该市的形象工程，主干道的提升工程与地铁建设同期实施，位于主干道的风亭与冷却塔设置方案成了整条线通风空调系统的重难点。经过现场多次勘察，与建筑专业沟通协调，同时按照环评报告中的要求，严格控制风亭、冷却塔与周边敏感点的距离，结合主干道恢复工程的要求，设置于主干道两侧的风亭与冷却塔在满足功能要求的前提下尽量减少其占地范围。在风亭上冷却塔四周的围栏上采用图案进行装饰，满足冷却塔散热要求的情况下也不会显得很突兀；风亭与冷却塔设置于周边的绿化带内，通过绿化带内的绿植进行遮挡，不影响主干道的美观。
4.3防排烟风机防火分隔
1号线一期工程在消防备案时，公安消防支队提出，“防排烟风机未设置在不同的专用机房内，有关防火分隔措施不详，不符合《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）第8.1.9条规定[2]。
1号线一期工程2011年完成初步设计，2013年全线土建开工，2013年建筑完成施工图设计，《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）[2]于2014年8月颁布，2015年5月起正式实施，《建筑设计防火规范》实施后，现场土建已实施，已无条件增设单独的防排烟风机房，根据总体组与消防部门提出的意见进行沟通后，消防部门同意采用防火板对排烟风机和补风机做分隔处理，以满足防火隔热的要求。沟通完成后，总体组下发具体要求全线工点执行。
由于地铁建设周期较长，一般3~6年，初步设计专家审查及消防审查完成之后，在建设的过程可能出现规范更新的情况，故在设计过程中应及时关注规范的更新情况，同时及时跟相关部门沟通以确定新规范在本线路建设过程中的执行情况。
4.4站台端门外侧保温加固
地下车站站台层两端站台门外侧的设备区走道存在部分空调风管，1号线一期工程的空调风管外保温采用的是带黑色贴面的离心玻璃棉板，玻璃棉板与风管之间采用钢钉固定。考虑到列车在进、出车站时存在活塞效应，长时间的活塞风作用下可能引起空调风管外保温破损、脱落，影响行车安全。为减少活塞风对风管外保温作用造成的安全隐患，对车站站台层站台门外侧保温风管增加防保温棉脱落的加固措施：采用含绝缘涂层的304不锈钢捆扎带捆扎，间距不大于500mm，宽度不小于16mm，厚度不小于0.38mm。
鉴于1号线在试运营过程中出现较为频繁的保温层破损、脱落的问题，特别是站台层面向轨行区侧设备区走道上方的空调风管，建议在后续线路的设计中进行优化：一、站台层面向轨行区侧走道尽量不设置空调风管；二、考虑采用复合风管代替钢板风管+玻璃棉保温的形式，可有效减少运营的检修维护工作量。
4.5风道内片式消声器上方空间封堵
1号线各车站左右两端设备区均设置了活塞风道、新风道和排风道，以满足活塞通风、事故通风及车站公共区、设备管理用房送、排风的要求。为满足环评要求，减少对周边环境的影响，要求在活塞风道、新风道、排风道内设置充满整个风道的片式消声器。由于风道内存在部分管线（如消防管、给水管、冷却水管、冷媒管等），厂家需按扣除该部分管线后的风道尺寸作为风道片式消声器的实际尺寸，并根据管线穿越位置提供相应的封堵方案。厂家实际测量时未考虑到管线的影响，且未按布满整个风道考虑，设计也未充分核实现场风道尺寸，导致现场大部分风道片式消声器安装完成后距离结构顶板存在较大空隙，部分风道上部管线较多，甚至存在1000mm的空隙，极大削弱了消声效果。为保证活塞风道、排风道内的噪声经消声器消声降噪后方可传至室外，需要对风道片式消声器上部与结构顶板之间的缝隙（H>100mm）进行封堵。
后续线路的设计中，应特别注意风道片式消声器按充满整个风道截面设计，同时对于管线穿越消声器处应要求厂家提供相应的封堵方案。
4.6冷水机房美观设计
1号线一期工程冷冻水供、回水管采用带黑色贴面的离心玻璃棉管壳保温，考虑到冷水机房整体美观，冷冻供回水管保温层外增加了外包铝板的措施，采用0.5mm厚的铝板外包，可以对保温材料起到成品保护的作用，减少运营的维护工作量，同时可增强管道外观的美观。
4.7 后续线路设计改进措施
1）由于地下车站站内空间有限，部分车站机房内风量小于8000m3/h的空调柜采用吊式安装，空调柜周边布满风管、水管、桥架等，导致空调柜的过滤段尘网无法拆卸清洗，如持续一段时间尘网积灰过多会加大空调器的阻力，导致出现末端房间无风情况。建议后续线路，在设计阶段应充分考虑好设备安装、维护空间，预留好土建条件。
2）部分车站机房由于空间紧张，风机上下正对叠放布置，给后期运营维护带来一定困难，建议后续线路给土建提资时，重复考虑风机的后期运营维护检修空间，避免出现机房的风机上下正对叠放布置，导致上层风机检修较困难。
3）部分车站厕所排风口较少，一个厕所内仅设置1~2个排风口，建议后续线路设计人员设计时，考虑厕所一个蹲位一个排风口，加强排风效果。
4）部分车站设计考虑不周全，未设置冷水机组冷媒排放管，为后期运营维护带来安全隐患，建议后续线路注意落实冷水机组冷媒排放管的设计，避免遗漏。
5）送回风系统，单个系统的直角弯头建议不宜超过4个，避免出现系统阻力过大，系统支管管路不易平衡，导致个别支管末端风量不足的情况。
6）站台公共区的送、回风支管，应避开楼扶梯基坑下方，避免影响站台层层高。
7）鉴于装修吊顶龙骨较大，为了不影响公共区装修吊顶的效果，在布置公共区风管的时，公共区吊顶建议预留400mm的安装空间，站厅风管底标高做到3600mm以上，站台风管底标高做到3500mm以上。
8）对于设置于风室内安装在楼板上的防火阀四周应预留至少600mm的检修空间，并预留好检修门，否则后期运营无法维护检修；或考虑将防火阀安装于楼板之下，并设置独立支吊架。
9）由于站台梁下净高一般在3.7~3.9m，若存在大系统主风管跨越主梁位置，将严重导致净高不足，给后续安装的吊顶带来极大的困难。建议后续线路设计人员设计时，站台大系统主风管尽量不要跨梁，初期与土建配合的时候要注意落实开孔位置，且开孔位置建议靠近屏蔽门侧，内侧预留其他桥架空间。
10）出入口结构净高一般低于主体结构净高，对于超过60m的长出入口通道，应与建筑、装修专业落实风机盘管和排烟风管的安装条件，特别是从主体内接至出入口通道的排烟风管应充分考虑好顶板结构降板对吊顶产生的影响。
11）对于公共区采用单端送风的车站，如考虑两台组合式空调器并排布置，当接管侧位于两台机组之间时，两台机组间应留出不小于一倍机组宽度的空间，避免后期运营维护无法打开检修门或出现滤网无法拆卸清洗的情况。
12）由于通风空调的施工图先于强、弱电专业施工图出图，强、弱电专业设备房设备尺寸、布置可能会因设计联络而调整，因此，在通风空调施工配合时应与强、弱电专业密切配合，并提醒施工单位各风口的位置应避开设备正上方，避免后期出现冷凝水滴落于设备上，引起电气故障的情况，且风口距离设备外轮廓应大于300mm。
13）在确定了公共区装修方案后，如为方通型吊顶，建议提醒施工单位，在开设风口时，风口应避开主方通设置，且距离方通至少300mm以上，避免运营过程中方通处产生冷凝水，给后期运营维护带来不便。
参考文献：
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部，国家市场监督管理总局.地铁设计规范：GB 50157-2013[S].北京.中国计划出版社，2013.
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部，国家市场监督管理总局.建筑设计防火规范：GB 50016-2014[S].北京.中国计划出版社，2014.
论文作者:黄贵杰,廖佳仪,邬燕芳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/17
标签：风管论文; 车站论文; 风道论文; 系统论文; 隧道论文; 站台论文; 风机论文; 《基层建设》2019年第13期论文;